電能質量測試走進汽車行業

汽車制造行業在主要的生產工藝中采用了大量的沖擊性、非線性負荷，例如，車身車間的電焊機、激光焊機；沖壓車間的沖壓機；油漆車間的變頻裝置；總裝車間的自動生產線等。這些沖擊性、非線性負荷都有一個共同特點，就是負荷波動非常大，諧波發生量非常大。同時，隨著國家降耗節能的要求愈發嚴苛、節能燈具的大量使用、傳統電機逐步替換為變頻拖動……這些新增的非線性負荷更加劇了汽車制造廠的電能質量問題。

目前，許多整車廠、配件廠都逐步開始做設備能源監控管理，對各自重點耗能設備的功耗曲線進行檢測，并與生產曲線做匹配，找到能量浪費點，從而達到節能的效果。

通過幾個汽車行業的典型應用案例來更直觀地了解一下電能質量測量在汽車制造中的重要性。

一．重慶寶鋼汽車配件沖壓車間

重慶寶鋼汽車主要從事汽車門板、支撐件的生產，平時工藝中涵蓋大量的沖壓環節，目前采用的是德國舒勒（Schuler）全自動沖壓一體化設備。

遇到的問題：舒勒的沖壓設備工作中，不定期的出現電流致使整個供電系統跳閘的情況，嚴重影響連續性生產和周邊其他設備的正常工作。初步推測是由于舒勒沖壓機工作時的沖擊電流造成的。舒勒沖壓機的額定工作電流為1700A。保護端的限值為5000A。

測試方案：客戶使用Fluke 435II電能質量分析儀，通過浪涌電流測試功能，實時監控沖壓設備的電流波動情況。

測試結果：經過Fluke 435II電能質量分析儀測試發現，舒勒沖壓機的最大工作電流為3240A，遠遠高出額定工作電流1700A，其中2000A以上持續時間為5s以上。

一個工況下的沖擊電流趨勢波形如下圖：

原因確認/解決方案：

發現為舒勒沖壓機電流過高，在多負載工作情況下峰值電流達到跳閘限值，致使系統斷電，通過與舒勒廠家溝通，在保證工藝的情況下，將沖壓系統的最大電流調整到2300A左右，降低沖壓機電流，達到避免跳閘的目的。目前已經持續運行了兩個月左右，沒有再出現跳閘的現象，保證了客戶的連續性生產，為客戶帶來效益。

汽車車身以及零部件的沖壓成形是汽車生產的重要組成部分，系統中使用了大量數控沖床、沖壓機床等大型設備。這些設備除了造成沖擊電流，對系統運行造成沖擊影響外，也是典型的諧波源及沖擊性負荷，產生的諧波不僅造成母線電壓波動，使設備無法運行，還會使系統功率因數降低，電壓、電流波形嚴重畸變，增加系統的無功功率損耗，繼而影響整個供電系統。

二．長安鈴木汽車涂裝車間

長安鈴木汽車涂裝車間發現了由于供電變頻器故障導致拖軌動力電機斷電，沒有將白車身從電鍍液中拉出的故障，致使白車身報廢，僅單次損失就在3萬元左右，判斷原因可能是由于電壓問題造成的。通過電能質量分析儀Fluke435II在客戶現場開展了為期1周的檢測，發現有從點電壓跌落的現象出現。

問題：供電變頻器誤操作，致使電機斷電

嚴重性：白車身未能從電鍍液中拉出，致使白車身報廢

故障原因判斷：B 相電壓跌落，致使變頻器誤操作

測試儀器：Fluke 435II 電能質量分析儀

測試數據如下：

電壓跌落的趨勢圖：

諧波問題也是涂裝環節比較突出的電能質量問題。涂裝工藝的主要負載是電力電子器件和大容量的加熱設備，這些設備應用整流及變頻原理制造，在此過程中會產生諧波，而加熱設備則使用電阻較大的器件。涂裝車間的電能質量表現為：感性無功功率較大、整體功率因數低、諧波電流大而復雜、系統母線端電壓降低嚴重、設備發熱量大以及利用率低。

諧波會使涂裝車間的設備損耗增加，使主變的鐵損、銅損、介質損耗、電壓峰值增加，變壓器噪聲變大，以及負載能力減小。也會使涂裝、噴漆、運送等設備出現誤動，導致噴漆不均勻，運送不到位，在涂裝表面出現氣泡、漏涂、打磨不到位、重復涂裝等缺陷，嚴重影響產品的涂裝質量。由于系統無功消耗增加，母線電壓下降，電壓發生偏差，而加熱設備會因電壓過低，在規定的時間內達不到烘烤汽車表面涂層的溫度標準，出現烘烤質量問題。

長安鈴木汽車涂裝諧波測試圖

鑒于此，改善電能質量是作為企業供配電管理的重要工作之一，在汽車行業尤其應受到重視。改善電能質量，可以提高生產效率、降低能耗成本、降低次品率，提高生產效率以及保證連續性生產。